DE102018213252A1 - Method for producing a plastic component and system for producing a plastic component - Google Patents
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Abstract
Zur wirtschaftlichen Herstellung eines IMD-Kunststoffbauteils (5) wird verfahrensgemäß aus einer endlosen IMD-Prozessfolie (1), die eine Trägerfolie (3) und eine einseitig auf dieser aufgebrachte, transferierbare IMD-Lackpaket aufweist, ein konturnah bezüglich einer mit dem IMD-Lackpaket zu dekorierenden Oberfläche (6) des IMD-Kunststoffbauteils (5) zugeschnittener Folienzuschnitt (14) vereinzelt, dieser Folienzuschnitt (14) in ein geöffnetes Kunststoffverarbeitungswerkzeug (12) eingebracht, das Kunststoffverarbeitungswerkzeug (12) vollständig oder bis auf einen Resthub geschlossenen, in dem Kunststoffverarbeitungswerkzeug (12) eine fließfähige Kunststoffmasse auf das IMD-Lackpaket aufgebracht, durch die Kunststoffmasse eine Tragstruktur ausgebildet, und das IMD-Lackpaket zur Ausbildung des IMD-Kunststoffbauteils (5) als Dekorlage auf die Tragstruktur transferiert. For the economical production of an IMD plastic component (5), according to the method, an endless IMD process film (1), which has a carrier film (3) and a transferable IMD lacquer package applied to it on one side, becomes a close-fitting one with the IMD lacquer package individual cut to size to be decorated surface (6) of the IMD plastic component (5), this film cut (14) introduced into an open plastic processing tool (12), the plastic processing tool (12) completely or closed except for a residual stroke in the plastic processing tool (12) a flowable plastic mass is applied to the IMD lacquer package, a supporting structure is formed by the plastic mass, and the IMD lacquer package is transferred to the supporting structure as a decorative layer to form the IMD plastic component (5).
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Kunststoffbauteils, insbesondere IMD-Kunststoffbauteils. Ferner betrifft die Erfindung auch eine Anlage zur Herstellung eines solchen Kunststoffbauteils, insbesondere IMD-Kunststoffbauteils, wobei die Anlage insbesondere zur Durchführung des vorstehend genannten Verfahrens eingerichtet ist.The invention relates to a method for producing a plastic component, in particular IMD plastic component. Furthermore, the invention also relates to a system for producing such a plastic component, in particular an IMD plastic component, the system being set up in particular to carry out the aforementioned method.
Unter einem IMD-Kunststoffbauteil wird hier und im Folgenden ein Kunststoffbauteil verstanden, das auf einer Außenseite, die zugleich eine Sichtfläche dieses Kunststoffbauteils bildet, ein IMD-Lackpaket aufweist. „IMD“ steht hierbei für „In-Mould-Decoration“. Dabei handelt es sich um ein Dekorationsverfahren von Kunststoffbauteilen, bei dem ein auf einer (endlosen) Trägerfolie aufgebrachtes Lackpaket (auch als „IMD-Lackpaket“ bezeichnet) unter dem Einfluss von Druck und Temperatur auf das Kunststoffbauteil übertragen wird. Bei dem Lackpaket handelt es sich beispielsweise um eine Lackschicht (insbesondere eine Farb-Lackschicht, optional auch um eine Klarlackschicht), vorzugsweise aber um mehrere Schichten unterschiedlicher Funktionalität, insbesondere eine Haftvermittlerschicht, eine oder mehrere Farb-Lackschichten sowie optional eine Schutzschicht (insbesondere ein klarer Schutzlack) und/oder eine „Release-Schicht“ (zum einfacheren Lösen des Lackpakets von der Trägerfolie). Das aus der Trägerfolie und dem IMD-Lackpaket gebildete Halbzeug wird hier und im Folgenden als IMD-Prozessfolie oder kurz „IMD-Folie“ bezeichnet. Konkret wird bei einem IMD-Verfahren die das IMD-Lackpaket tragende Trägerfolie der IMD-Folie auf der das IMD-Lackpaket tragenden Seite üblicherweise mit der Schmelze eines thermoplastischen Kunststoffs hinterfüttert. Aufgrund der Temperatur und des mittels der Kunststoffschmelze übertragenen Drucks wird das IMD-Lackpaket von der Trägerfolie gelöst und verbleibt auf dem durch die erstarrte Kunststoffschmelze gebildeten Bauteil. Die IMD-Folie - konkret die Trägerfolie - selbst bildet also keinen Bestandteil des derart hergestellten IMD-Kunststoffbauteils.An IMD plastic component is understood here and in the following to mean a plastic component which has an IMD lacquer package on an outside, which at the same time forms a visible surface of this plastic component. "IMD" stands for "in-mold decoration". This is a decorative process for plastic components, in which a lacquer package applied to an (endless) carrier film (also referred to as an “IMD lacquer package”) is transferred to the plastic component under the influence of pressure and temperature. The lacquer package is, for example, a lacquer layer (in particular a color lacquer layer, optionally also a clear lacquer layer), but preferably several layers of different functionality, in particular an adhesion promoter layer, one or more color lacquer layers and optionally a protective layer (in particular a clear one Protective lacquer) and / or a “release layer” (for easier detachment of the lacquer package from the carrier film). The semi-finished product formed from the carrier film and the IMD lacquer package is referred to here and in the following as an IMD process film or "IMD film" for short. Specifically, in an IMD process, the carrier film of the IMD film carrying the IMD lacquer package is usually backfilled with the melt of a thermoplastic plastic on the side carrying the IMD lacquer package. Due to the temperature and the pressure transferred by means of the plastic melt, the IMD lacquer package is detached from the carrier film and remains on the component formed by the solidified plastic melt. The IMD film - specifically the carrier film - itself does not form part of the IMD plastic component manufactured in this way.
Unter „Hinterfüttern“ wird hier und im Folgenden insbesondere verstanden, dass auf eine flächige Dekorschicht - wie z. B. das IMD-Lackpaket der vorstehend beschriebenen IMD-Prozessfolie - insbesondere schmelzflüssiger thermoplastischer Kunststoff aufgebracht wird. Die Dekorschicht wird hierbei zunächst in eine die Außenkontur des späteren Kunststoffbauteils definierende Kavität (d. h. einen Formhohlraum) eines Kunststoffverarbeitungswerkzeugs (bspw. ein Gieß-Werkzeug, oft allgemein auch als Spritzgießwerkzeug bezeichnet) eingebracht. Anschließend wird das Kunststoffverarbeitungswerkzeug und damit die Kavität geschlossen und flüssiger Kunststoff - je nach Verfahrensvariante - beispielsweise durch Spritzgießen, Spritzprägen, Hinterpressen oder auch durch Thermoplastschaumspritzgießen auf die Dekorschicht aufgebracht und verteilt. Dort bildet der Kunststoff nach dem Erstarren eine Tragstruktur für die Dekorschicht, im Fall des IMD-Verfahrens somit für das auf dem Bauteil verbleibende IMD-Lackpaket. Häufig erfolgt vor dem Hinterfüttern auch ein Tiefziehen der IMD-Folie, um diese an zumindest eine Wand der Kavität anzulegen und die Außenkontur des späteren Bauteils vorzuformen. Da das Hinterfüttern in dem gleichen Werkzeug erfolgt, in dem auch das eigentliche Bauteil ausgebildet wird, bezeichnet man dieses Verfahren auch als In-Mould-Verfahren. Prozesstechnisch wird die IMD-Folie von einer Rolle in das Kunststoffverarbeitungswerkzeug eingeführt und die Trägerfolie nach dem Entformen des Kunststoffbauteils auf eine weitere Rolle aufgerollt.“Backfeeding” is understood here and below in particular to mean that a flat decorative layer - such as, for example, B. the IMD paint package of the IMD process film described above - in particular molten thermoplastic is applied. The decorative layer is first introduced into a cavity (i.e. a mold cavity) of a plastic processing tool (for example a molding tool, often also commonly referred to as an injection molding tool) that defines the outer contour of the later plastic component. Then the plastic processing tool and thus the cavity is closed and liquid plastic - depending on the process variant - is applied and distributed to the decorative layer, for example by injection molding, injection molding, back pressing or also by thermoplastic foam injection molding. After solidification, the plastic forms a support structure for the decorative layer, in the case of the IMD process, for the IMD paint package remaining on the component. Deep drawing of the IMD film is also often carried out before the backing, in order to apply it to at least one wall of the cavity and to pre-form the outer contour of the later component. Since the backfeed takes place in the same tool in which the actual component is formed, this process is also known as the in-mold process. In terms of process technology, the IMD film is introduced from a roll into the plastic processing tool and the carrier film is rolled up onto another roll after the plastic component has been removed from the mold.
Meist kommen IMD-Kunststoffbauteile als Dekorbauteile beispielsweise in Kraftfahrzeugen zum Einsatz und bilden dort häufig mit einer Metalloptik oder einem sogenanntem „Klavierlack“ oder ähnlichem versehene Armaturenbretter, Zierleisten und dergleichen. Die Vorteile der IMD-Kunststoffbauteile liegen dabei in den insbesondere bei der Thermoplastverarbeitung herkömmlicherweise sehr kurzen Zykluszeiten, den bei insbesondere großen Stückzahlen geringen Bauteilkosten, sowie der sehr geringen Schichtdicke der häufig teuren Dekorfarben. Aufwendige und kostenintensive Lackierschritte können bei IMD-Kunststoffbauteilen vorteilhafterweise entfallen. Im Vergleich zu einer sogenannten Insert-Technik, bei der eine Dekorfolie fest auf dem Kunststoffbauteil verbleibt, können dem Formen des Kunststoffbauteils selbst vorgelagerte Bearbeitungsschritte wie insbesondere Umformen der Dekorfolie auf die spätere Bauteil-Oberflächenform und somit zusätzlicher Werkzeugaufwand entfallen.Most IMD plastic components are used as decorative components, for example in motor vehicles and often form dashboards, trim strips and the like provided with a metal look or a so-called "piano lacquer" or similar. The advantages of IMD plastic components lie in the very short cycle times, especially in thermoplastic processing, the low component costs for large quantities, and the very thin layer thickness of the often expensive decorative colors. Expensive and costly painting steps can advantageously be omitted with IMD plastic components. In comparison to a so-called insert technique, in which a decorative film remains firmly on the plastic component, the plastic component itself can be preceded by processing steps such as, in particular, reshaping the decorative film to the later component surface shape and thus additional tooling.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein IMD-Verfahren weiter zu verbessern.The object of the invention is to further improve an IMD method.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Die Aufgabe wird ebenfalls erfindungsgemäß gelöst durch eine Anlage zur Herstellung eines IMD-Kunststoffbauteils mit den Merkmalen des Anspruchs 13. Vorteilhafte und teils für sich erfinderische Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung dargelegt.This object is achieved according to the invention by a method having the features of
Das erfindungsgemäße Verfahren dient zur Herstellung eines IMD-Kunststoffbauteils. Verfahrensgemäß wird dabei aus einer endlosen IMD-Prozessfolie (kurz: IMD-Folie), die eine Trägerfolie und ein einseitig auf dieser aufgebrachtes, transferierbares IMD-Lackpaket aufweist, ein konturnah bezüglich einer mit dem IMD-Lackpaket zu dekorierenden Oberfläche des IMD-Kunststoffbauteils zugeschnittener Folienzuschnitt vereinzelt. Der Folienzuschnitt wird anschließend in ein geöffnetes Kunststoffverarbeitungswerkzeug (vorzugsweise ein Spritzgießwerkzeug, im Folgenden kurz als „Formwerkzeug“ bezeichnet) eingebracht. Anschließend wird das Formwerkzeug vollständig oder zumindest bis auf einen Resthub geschlossen. In dem (zumindest bis auf den Resthub geschlossenen) Formwerkzeug wird daraufhin eine fließfähige Kunststoffmasse auf das IMD-Lackpaket der IMD-Folie aufgebracht. Dabei wird durch die Kunststoffmasse eine Tragstruktur für das IMD-Kunststoffbauteil ausgebildet. Das IMD-Lackpaket wird dabei zur Ausbildung des IMD-Kunststoffbauteils als Dekorlage auf die Tragstruktur transferiert.The method according to the invention is used to manufacture an IMD plastic component. According to the method, an endless IMD process film (IMD film for short), which has a carrier film and a transferable IMD lacquer package applied to it on one side, becomes a close contour with respect to a surface of the IMD plastic component to be decorated with the IMD lacquer package cut foil cut individually. The film cut is then introduced into an open plastic processing tool (preferably an injection molding tool, hereinafter referred to as “molding tool”). The molding tool is then closed completely or at least apart from a residual stroke. A flowable plastic mass is then applied to the IMD lacquer package of the IMD film in the mold (which is at least closed to the remaining stroke). A support structure for the IMD plastic component is formed by the plastic mass. The IMD lacquer package is transferred to the supporting structure to form the IMD plastic component as a decorative layer.
Vorzugsweise wird anschließend das Formwerkzeug geöffnet, und das IMD-Kunststoffbauteil aus dem Formwerkzeug, konkret aus einer Kavität (d. h. einem Formhohlraum zur Ausbildung des IMD-Kunststoffbauteils) des Formwerkzeugs entnommen („entformt“). Die Trägerfolie der IMD-Folie wird während oder nach dem Entformen des IMD-Kunststoffbauteils von diesem, konkret von dem IMD-Lackpaket abgelöst.The molding tool is then preferably opened, and the IMD plastic component is removed from the molding tool, specifically from a cavity (i.e. a mold cavity for forming the IMD plastic component) of the molding tool (“demolded”). The carrier film of the IMD film is detached from the IMD lacquer package during or after the demolding of the IMD plastic component.
Wie eingangs bereits beschrieben, handelt es sich bei dem IMD-Kunststoffbauteil mithin um ein Kunststoffbauteil, auf das mittels der vorstehend beschriebenen IMD-Folie ein Dekor-Lackpaket - insbesondere während der Fertigung des Kunststoffbauteils selbst - übertragen wird. Die Trägerfolie der IMD-Folie verbleibt dabei nicht auf dem IMD-Kunststoffbauteil und stellt somit auch keinen Teil desselben dar.As already described at the beginning, the IMD plastic component is therefore a plastic component to which a decorative lacquer package is transferred using the IMD film described above, in particular during the production of the plastic component itself. The carrier film of the IMD film does not remain on the IMD plastic component and therefore does not form part of the same.
Unter dem Begriff „endlos“ wird hier und im Folgenden insbesondere verstanden, dass das entsprechende „endlose“ Element im Vergleich zu den bestimmungsgemäßen Bauteilabmessungen des mittels dieses Elements gefertigten Bauteils um ein Vielfaches - beispielsweise um wenigstens das 3-10-Fache - größere Abmessungen, insbesondere eine um ein solches größere Längserstreckung aufweist. Im Fall der vorstehend beschriebenen IMD-Folie ist diese vorzugsweise als Rollenware ausgebildet, bei der die Längserstreckung mehr als das 10-Fache, insbesondere mehr als das 50- oder 100-Fache der Abmessungen des einzelnen IMD-Kunststoffbauteils aufweisen kann.The term “endless” is understood here and in the following in particular to mean that the corresponding “endless” element is many times larger than the intended component dimensions of the component manufactured by means of this element, for example at least 3-10 times larger, in particular has a longitudinal extension of such a length. In the case of the IMD film described above, it is preferably designed as a roll, in which the longitudinal extent can be more than 10 times, in particular more than 50 or 100 times the dimensions of the individual IMD plastic component.
Unter dem Begriff „konturnah“ wird hier und im Folgenden insbesondere verstanden, dass der jeweilige Folienzuschnitt konturgetreu bezüglich der zu dekorierenden Oberfläche (insbesondere einer Sichtfläche des späteren IMD-Kunststoffbauteils) zuzüglich eines prozessbedingten Materialzuschlags (auch als „randseitiger Überstand“ oder „Offset“ bezeichnet) ausgeformt wird. Der Materialzuschlag dient hierbei insbesondere dazu, eine hinreichende Dehnung der vorzugsweise in prozesstechnisch erforderlichen Grenzen elastischen, insbesondere fließfähigen IMD-Folie bei einem häufig bei der Herstellung von IMD-Kunststoffbauteilen erfolgenden „Tiefziehschritt“, d. h. einem (insbesondere dreidimensionalen) Umformen der IMD-Folie zu ermöglichen. Insbesondere ist dieser Materialzuschlag hierbei derart bemessen, dass sich der jeweilige Folienzuschnitt während eines solchen Umformschritts hinreichend an die zu dekorierende, in diesem Fall dreidimensionale Sichtfläche anlegen kann, indem Material aus dem randseitigen Überstand durch Dehnung oder Verstreckung eingezogen werden kann, ohne dass es zu Fehlern, bspw. Dekorverzug, Reißen des Dekors, Faltenwurf, Lücken im Dekor oder dergleichen kommt. Die Abmessungen des randseitigen Überstands werden dabei insbesondere in Abhängigkeit von einer „Tiefe“ der zu dekorierenden dreidimensionalen Struktur der Sichtfläche bestimmt und vorgegeben. Insbesondere wird hierbei der Überstand bei zunehmender Tiefe der Struktur ebenfalls größer vorgegeben, selbst wenn eine auf die Ebene der IMD-Folie projizierte Grundfläche der Struktur gleich bleibt.The term “close to the contour” is understood here and in the following in particular to mean that the respective film cut conforms to the contour with respect to the surface to be decorated (in particular a visible surface of the later IMD plastic component) plus a process-related material surcharge (also called “edge-side protrusion” or “offset”) ) is formed. The material surcharge here serves in particular to ensure sufficient stretching of the elastic, in particular flowable, IMD film, which is preferably within process-related limits, in a “deep-drawing step” which is frequently carried out in the production of IMD plastic components, ie. H. to enable (in particular three-dimensional) reshaping of the IMD film. In particular, this material surcharge is dimensioned in such a way that the respective film cut can sufficiently lie against the, in this case, three-dimensional visible surface during such a reshaping step, in that material can be drawn in from the overhang on the edge by stretching or stretching without causing errors , for example decor warping, tearing of the decor, drapery, gaps in the decor or the like. The dimensions of the overhang on the edge are determined and specified in particular as a function of a “depth” of the three-dimensional structure of the visible surface to be decorated. In particular, the protrusion is also given greater as the depth of the structure increases, even if a base area of the structure projected onto the level of the IMD film remains the same.
Unter dem Begriff „Resthub“ wird hier und im Folgenden insbesondere verstanden, dass das Formwerkzeug nicht vollständig sondern lediglich so weit geschlossen wird, dass eine Leckage der fließfähigen Kunststoffmasse aus der - insbesondere mittels zweier Werkzeughälften des Formwerkzeugs gebildeten - Kavität unterbunden ist. Dazu weist das Formwerkzeug in einer optionalen Variante eine sogenannte Tauchkante oder dergleichen auf. Ein solcher Resthub ist bspw. für einen Press- oder Prägeschritt beim oder nach dem Aufbringen der Kunststoffmasse zweckmäßig.The term “residual stroke” is understood here and below in particular to mean that the mold is not closed completely, but only to such an extent that leakage of the flowable plastic compound from the cavity, in particular by means of two mold halves of the mold, is prevented. For this purpose, the molding tool has a so-called plunge edge or the like in an optional variant. Such a residual stroke is expedient, for example, for a pressing or embossing step during or after the application of the plastic compound.
Vorzugsweise ist die Kavität des Formwerkzeugs durch jeweils eine, auf einer Werkzeughälfte ausgeformte Teilkavität (die insbesondere jeweils durch eine Werkzeugfläche begrenzt wird) gebildet. Grundsätzlich kann eine der beiden Werkzeugflächen dabei auch als vorspringende (konvexe) Struktur auf einer Werkzeughälfte ausgebildet sein, die im geschlossenen Zustand des Formwerkzeugs zumindest teilweise in eine durch die andere Werkzeugfläche begrenzte Vertiefung (die die andere Teilkavität darstellt) hineinragt.The cavity of the molding tool is preferably formed in each case by a partial cavity formed on a mold half (which is in particular delimited in each case by a mold surface). In principle, one of the two tool surfaces can also be designed as a projecting (convex) structure on a tool half, which at least partially projects into a recess (which represents the other partial cavity) delimited by the other tool surface in the closed state of the mold.
Unter einer „fließfähigen Kunststoffmasse“ wird hier und im Folgenden insbesondere eine flüssige Formmasse verstanden, die durch Erstarrung die durch Kunststoff gebildete Tragstruktur ausbildet. In einer zweckmäßigen Verfahrensvariante handelt es sich bei der fließfähigen Kunststoffmasse um eine thermoplastische Kunststoffschmelze. In einer alternativen Verfahrensvariante wird eine flüssige Mischung reaktiver Komponenten eines vernetzenden, insbesondere duroplastischen Kunststoffs, optional auch eines reaktiven Kunststoffschaums herangezogen.A “flowable plastic mass” is understood here and in the following to mean in particular a liquid molding compound which, through solidification, forms the supporting structure formed by plastic. In an expedient process variant, the flowable plastic mass is a thermoplastic melt. In an alternative process variant, a liquid mixture of reactive components of a crosslinking, in particular thermosetting plastic, becomes optional also used a reactive plastic foam.
Dadurch, dass erfindungsgemäß konturnah vereinzelte Folienzuschnitte für den IMD-Prozess verwendet werden, kann die Ausnutzung der zur Verfügung stehenden Gesamtfläche der IMD-Folie, vorteilhafterweise der gesamten Rollenbreite, insbesondere auch einer Fertigungsbreite (bspw. etwa 600 Millimeter) einer sogenannten Mutterrolle, die häufig in Abhängigkeit von dem individuellen Dekor in ihrer Breite auf eine Auslieferungsbreite zugeschnitten wird, gesteigert werden. Insbesondere können auch Folienbereiche, die ansonsten aufgrund eines Folienvorschubs ungenutzt bleiben, vorteilhafterweise verwendet werden. Somit können die Wirtschaftlichkeit und die Nachhaltigkeit (insbesondere aufgrund verringertem, ungenutztem Folien-Abfall) bei der Herstellung des IMD-Kunststoffbauteils erhöht werden. Des Weiteren kann auch Anlagenaufwand zur Zuführung der rollenförmigen IMD-Folie in das Formwerkzeug verringert werden.Due to the fact that, according to the invention, single-cut foil blanks are used for the IMD process, the utilization of the available total area of the IMD foil, advantageously the entire roll width, in particular also a production width (e.g. about 600 millimeters) of a so-called mother roll, which is common depending on the individual decor, its width can be tailored to a delivery width. In particular, film areas that otherwise remain unused due to a film advance can also be used advantageously. Thus, the economy and sustainability (especially due to reduced, unused film waste) can be increased in the manufacture of the IMD plastic component. Furthermore, the plant outlay for feeding the roll-shaped IMD film into the mold can also be reduced.
Aufgrund der Verwendung der konturnahen Folienzuschnitte wird das hier und im Folgenden beschriebene, erfindungsgemäße IMD-Verfahren auch als „Kontur-IMD“ bezeichnet.Due to the use of the near-contour film blanks, the IMD method according to the invention described here and below is also referred to as “contour IMD”.
In einer besonders zweckmäßigen Verfahrensvariante wird auf der endlosen IMD-Folie eine Vielzahl von Folienzuschnitten insbesondere auch quer zur Längsrichtung der Rollenbahn (zumindest abschnittsweise) nebeneinander genestet und anschließend vereinzelt. Unter dem Begriff „nesten“ wird hier und im Folgenden insbesondere verstanden, dass die mehreren Folienzuschnitte hinsichtlich ihrer Außenkontur (mithin unter Berücksichtigung des Offsets) unter möglichst hoher Ausnutzung der auf der IMD-Folie (insbesondere der diese bildenden Rollenbahn) zur Verfügung stehenden Fläche - d. h. unter Verringerung eines zwischen den einzelnen Folienzuschnitten anfallenden Verschnitts - insbesondere unter unterschiedlicher Ausrichtung der einzelnen Folienzuschnitte verteilt (auch: „verschachtelt“) werden. Je nach Art des durch das IMD-Lackpaket gebildeten Dekors können in einer optionalen Untervariante auch unterschiedliche Zuschnittgeometrien, die beispielsweise zur Dekorierung hinsichtlich ihrer Geometrie unterschiedlicher IMD-Kunststoffbauteile dienen, auf der IMD-Folie nebeneinander genestet werden. Dadurch kann beispielsweise eine noch effizientere Nutzung der gesamten Fläche der IMD-Folie erreicht werden. Vorzugsweise wird in dieser Verfahrensvariante eine IMD-Folie mit einem über ihre gesamte Fläche einheitlichen Dekor, beispielsweise einer einheitlichen Farbgebung und/oder eines einheitlichen Musters herangezogen.In a particularly expedient process variant, a multiplicity of film blanks are nested on the endless IMD film, in particular also transversely to the longitudinal direction of the roller conveyor (at least in sections) and then separated. The term “nest” is understood here and below in particular to mean that the plurality of film cuts with regard to their outer contour (thus taking into account the offset) while making maximum use of the area available on the IMD film (in particular the roller conveyor forming it) - d. H. while reducing the amount of waste that arises between the individual film cuts - in particular with different orientations of the individual film cuts (also: “nested”). Depending on the type of decor formed by the IMD lacquer package, an optional sub-variant can also be used to nest different cut geometries on the IMD film, which are used, for example, to decorate different IMD plastic components with regard to their geometry. This enables, for example, an even more efficient use of the entire area of the IMD film. In this variant of the method, an IMD film with a decor that is uniform over its entire surface, for example a uniform coloring and / or a uniform pattern, is preferably used.
In einer optionalen Verfahrensvariante - auch als „Einzelbild-Kontur-IMD“ bezeichnet - wird für jeden wie vorstehend beschrieben genesteten Folienzuschnitt das zugeordnete Muster (d. h. das Dekor) mittels separaten Auftrags des IMD-Lackpakets auf die Trägerfolie (und somit lokal unterschiedlich) ausgebildet. Beispielsweise werden hierbei einzelne „Farbfelder“, die der Außenkontur des jeweiligen Folienzuschnitts oder zumindest der zu dekorierenden Oberfläche des Kunststoffbauteils entsprechen, nach der („virtuellen“ oder geplanten) Verteilung der Folienzuschnitte auf der IMD-Folie mit den gegebenenfalls mehreren Schichten des jeweiligen IMD-Lackpakets bedruckt und die Folienzuschnitte hiernach vereinzelt. Der randseitige Überstand wird dabei optional nicht bedruckt, d. h. freigelassen. Weiter optional werden insbesondere mittels Digitaldruck auch unterschiedliche Einzelbild-Dekore auf die Trägerfolie aufgebracht.In an optional process variant - also referred to as “single image contour IMD” - the assigned pattern (i.e. the decor) is formed for each foil cut nested as described above by means of separate application of the IMD lacquer package on the carrier foil (and thus locally different). For example, individual “color fields” that correspond to the outer contour of the respective film cut or at least to the surface of the plastic component to be decorated, after the (“virtual” or planned) distribution of the film cuts on the IMD film with the possibly several layers of the respective IMD film. Lacquer packs printed and the foil cuts separated afterwards. The overhang on the edge is optionally not printed, i. H. released. Furthermore, different individual image decors are optionally also applied to the carrier film, in particular using digital printing.
In jedem Fall (d. h. sowohl bei vollflächig bedruckter als auch bei mit Einzelbildern bedruckter IMD-Folie) kann somit der Materialaufwand zumindest der Trägerfolie der IMD-Folie verringert und somit die Wirtschaftlichkeit bei der Herstellung des IMD-Kunststoffbauteils gesteigert werden. Beim Einzelbild-Kontur-IMD kann darüber hinaus auch Lack eingespart werden, da nur relevante Bereiche der IMD-Folie bedruckt werden.In any case (i.e. both with full-surface printed and with IMD film printed with individual images), the material expenditure at least of the carrier film of the IMD film can thus be reduced and thus the economy in the production of the IMD plastic component can be increased. With single-image contour IMD, paint can also be saved because only relevant areas of the IMD film are printed.
In einer zweckmäßigen Verfahrensvariante wird der jeweilige Folienzuschnitt vor dem Einbringen in das Kunststoffverarbeitungswerkzeug mittels eines Handhabungswerkzeugs aufgenommen. Vorzugsweise werden außerdem zunächst mehrere Folienzuschnitte in einem Magazin (oder einer Kassette) angeordnet, aus dem die Folienzuschnitte dann unmittelbar vor der Fertigung des jeweiligen IMD-Kunststoffbauteils mittels des Handhabungswerkzeugs einzeln aufgenommen, konkret entnommen werden. Die Verwendung des Handhabungswerkzeugs ermöglicht dabei eine insbesondere zur Serienfertigung des IMD-Kunststoffbauteils vorteilhafte Automatisierung.In an expedient process variant, the respective film blank is picked up by means of a handling tool before it is introduced into the plastic processing tool. In addition, a plurality of film blanks are preferably first arranged in a magazine (or a cassette), from which the film blanks are then individually taken up directly before the manufacture of the respective IMD plastic component by means of the handling tool, specifically. The use of the handling tool enables automation that is particularly advantageous for the series production of the IMD plastic component.
In einer zweckmäßigen Weiterbildung der vorstehend beschriebenen Verfahrensvariante bildet das Handhabungswerkzeug vorzugsweise einen vom Formwerkzeug separaten Spannrahmen. Mittels dieses Spannrahmens wird der Folienzuschnitt beim Einbringen in das Formwerkzeug gegenüber der Kavität des Formwerkzeugs ausgerichtet, d. h. insbesondere bezüglich des Dekors des IMD-Lackpakets und der Außenkontur der zu dekorierenden Sichtfläche positioniert und vorzugsweise auch zentriert. Vorzugsweise erfolgt das Ausrichten dabei konkret gegenüber einer an einer sogenannten dekorseitigen Werkzeughälfte (im Folgenden als „Werkzeug-Dekorseite“ bezeichnet) des Formwerkzeugs ausgebildeten Teilkavität (die die Sichtfläche ausformende Oberfläche des Formhohlraums bildet). Optional kann das Ausrichten auch gegenüber einer (der Werkzeug-Dekorseite gegenüberliegenden) „rückseitigen“ Werkzeughälfte erfolgen. Vorzugsweise wird der jeweilige Folienzuschnitt mittels dieses Spannrahmens auch im Formwerkzeug in seiner bestimmungsgemäßen Ausrichtung „festgehalten“, vorzugsweise gegen eine der Werkzeughälften, insbesondere gegen die Werkzeug-Dekorseite geklemmt. Durch die gleichzeitige Nutzung des Handhabungswerkzeugs als Spannrahmen für den - vorzugsweise als Spritzgieß-Prozess ausgebildeten - Kunststoffverarbeitungsprozess (d. h. vor dem Einbringen der Kunststoffmasse in das Formwerkzeug zur Ausbildung der Tragstruktur und gegebenenfalls der nachfolgenden Abkühlung) wird vorteilhafterweise eine Vereinfachung der Anlagentechnik ermöglicht. Optional werden mehrere derartige Handhabungswerkzeuge gemeinsam mit (insbesondere „nur“) einem Formwerkzeug eingesetzt, beispielsweise indem mittels eines zweiten Handhabungswerkzeugs der nächste Folienzuschnitt bereits aufgenommen wird, während der erste Folienzuschnitt mittels des anderen, ersten Handhabungswerkzeugs in dem Formwerkzeug gehalten oder nach dem Öffnen des Formwerkzeugs entfernt wird.In an expedient development of the method variant described above, the handling tool preferably forms a clamping frame that is separate from the molding tool. By means of this clamping frame, the film blank is aligned with the cavity of the molding tool when it is introduced into the molding tool, that is to say it is positioned and preferably also centered with respect to the decor of the IMD lacquer package and the outer contour of the visible surface to be decorated. The alignment is preferably carried out specifically in relation to a partial cavity (which forms the surface of the mold cavity which forms the visible surface) which is formed on a mold half on the decor side (hereinafter referred to as “mold decor side”) of the mold. Optionally, the alignment can also be opposite a "back" half of the tool (opposite the tool decoration side). Preferably, the respective film cut is “held” in its intended orientation in the shaping tool by means of this clamping frame, preferably clamped against one of the tool halves, in particular against the tool decoration side. Simultaneous use of the handling tool as a clamping frame for the plastic processing process, which is preferably designed as an injection molding process (ie before the plastic material is introduced into the mold to form the supporting structure and, if appropriate, the subsequent cooling), advantageously simplifies the system technology. Optionally, several handling tools of this type are used together with (in particular “only”) one molding tool, for example by already taking the next film blank by means of a second handling tool, while the first film cutting is held in the molding tool by means of the other, first handling tool or after opening the molding tool Will get removed.
In einer alternativen Verfahrensvariante wird der mittels des Handhabungswerkzeugs aufgenommene Folienzuschnitt von diesem Handhabungswerkzeug an einen werkzeugseitigen - d. h. insbesondere als Teil des Formwerkzeugs ausgebildeten und vorzugsweise zwischen den beiden Werkzeughälften dieses Formwerkzeugs insbesondere beweglich angeordneten - Spannrahmen übergeben. Mittels dieses werkzeugseitigen Spannrahmens wird der Folienzuschnitt anschließend gegenüber der Kavität des Formwerkzeugs insbesondere während der Ausbildung der Tragstruktur gehalten (vorzugsweise geklemmt). Eine Ausrichtung des Folienzuschnitts erfolgt optional bereits bei der Übergabe an den Spannrahmen. Das Handhabungswerkzeug stellt in dieser Verfahrensvariante insbesondere einen Greifer dar. Der werkzeugseitige Spannrahmen ist in dieser Verfahrensvariante zweckmäßigerweise als eine Art „Voreiler“ ausgebildet, d. h. insbesondere mittels Federelementen (hydraulischen, mechanischen oder pneumatischen Federn) beweglich an einer der Werkzeughälften, insbesondere der rückseitigen (vorzugsweise der „feststehenden“) Werkzeughälfte angeordnet. Dadurch kommt beim Schließen der Formwerkzeugs zunächst der Folienzuschnitt, insbesondere mit der Trägerfolie mit der anderen Werkzeughälfte, insbesondere der Werkzeug-Dekorseite, in Kontakt und die Klemmkraft wird aufgebaut. Ein Umformen erfolgt in diesen Fall zweckmäßigerweise während einer Pause der Schließbewegung, zu der die Klemmkraft für ein Umformen hinreichend hoch ist. Anschließend wird das Formwerkzeug vollständig geschlossen und anschließend die Kunststoffmasse eingebracht. Bei dieser Verfahrensvariante wird der Folienzuschnitt also von dem Greifer an der Trägerfolie aufgenommen und mit der Lackseite an den Spannrahmen übergeben. Die Übergabe erfolgt optional durch einen Druckluftstoß des Greifers.In an alternative method variant, the film blank picked up by means of the handling tool is transferred from this handling tool to a tool-side - ie. H. in particular as part of the molding tool and preferably arranged between the two tool halves of this molding tool, in particular in a moveable manner, with the clamping frame. By means of this clamping frame on the tool side, the film blank is then held (preferably clamped) relative to the cavity of the molding tool, in particular during the formation of the supporting structure. Alignment of the film cut is optionally carried out when it is transferred to the stenter. In this variant of the method, the handling tool in particular represents a gripper. The clamping frame on the tool side in this variant of the method is expediently designed as a kind of “lead”. H. in particular by means of spring elements (hydraulic, mechanical or pneumatic springs) movably arranged on one of the tool halves, in particular the rear (preferably the “fixed”) tool half. As a result, when the mold is closed, the film blank, in particular with the carrier film, comes into contact with the other half of the tool, in particular the tool decoration side, and the clamping force is built up. In this case, reshaping is expediently carried out during a pause in the closing movement, at which the clamping force is sufficiently high for reshaping. Then the mold is completely closed and then the plastic mass is introduced. In this variant of the method, the film cut is picked up by the gripper on the carrier film and transferred with the lacquer side to the stenter. The transfer is optionally carried out by a compressed air blast from the gripper.
In einer bevorzugten Verfahrensvariante wird der oder der jeweilige Folienzuschnitt mittels des Handhabungswerkzeugs und/oder des werkzeugseitigen Spannrahmens konturfolgend gehalten. Das Handhabungswerkzeug bzw. der werkzeugseitige Spannrahmen sind mithin insbesondere derart geformt, dass der Folienzuschnitt entlang seiner Außenkontur, vorzugsweise innerhalb des randseitigen Überstands (d. h. des Offsets) gehalten wird. Vorzugsweise ist das Handhabungswerkzeug bzw. der Spannrahmen derart schmal gestaltet, dass der Folienzuschnitt zweckmäßigerweise nur im Bereich des Offsets und dabei auch möglichst nahe zum Außenrand gehalten wird. Zum Halten (Greifen) des jeweiligen Folienzuschnitts weisen das Handhabungswerkzeug und/oder der Spannrahmen beispielsweise Saugnäpfe auf, die optional mit einer Unterdruckleitung gekoppelt sind, oder eine konturfolgend ausgebildete Halterinne, die ebenfalls mit einer Unterdruckleitung zum „Ansaugen“ und somit zum durch Unterdruck unterstützten Halten des jeweiligen Folienzuschnitts dient. Weiter optional sind das Handhabungswerkzeug und/oder der jeweilige Spannrahmen zum elektrostatischen Aufnehmen bzw. Halten des Folienzuschnitts eingerichtet.In a preferred method variant, the or the respective film cut is held in a contour-following manner by means of the handling tool and / or the clamping frame on the tool side. The handling tool or the clamping frame on the tool side are therefore in particular shaped in such a way that the film blank is held along its outer contour, preferably within the overhang on the edge (i.e. the offset). The handling tool or the clamping frame is preferably designed so narrow that the film cut is expediently held only in the area of the offset and also as close as possible to the outer edge. For holding (gripping) the respective film cut, the handling tool and / or the clamping frame have, for example, suction cups, which are optionally coupled with a vacuum line, or a contoured retaining channel, which likewise has a vacuum line for “suctioning” and thus for holding supported by vacuum of the respective film cut. Furthermore, the handling tool and / or the respective stenter are optionally set up for electrostatically picking up or holding the film blank.
Um insbesondere bewegte Massen beim Aufnehmen und Einbringen des jeweiligen Folienzuschnitts in das Formwerkzeug gering zu halten, ist das Handhabungswerkzeug in einer bevorzugten Ausführung als Faserverbundelement, bspw. als duroplastisches oder thermoplastisches, insbesondere endlosfaserverstärktes Faserverbundbauteil ausgebildet. Vorzugsweise weist dieses Faserverbundbauteil zudem auch eine Leichtbaustruktur, bspw. eine sogenannte Skelettierung auf. Zusätzlich oder alternativ ist auch der werkzeugseitige Spannrahmen als ein solches Faserverbundbauteil ausgebildet.In order to keep moving masses in particular when picking up and inserting the respective film cut into the molding tool, the handling tool is designed in a preferred embodiment as a fiber composite element, for example as a thermosetting or thermoplastic, in particular continuous fiber reinforced, fiber composite component. This fiber composite component preferably also has a lightweight structure, for example a so-called skeletonization. Additionally or alternatively, the clamping frame on the tool side is also designed as such a fiber composite component.
Um insbesondere für ein optionales Umformen des jeweiligen Folienzuschnitts vor dem Aufbringen der Kunststoffmasse, insbesondere mittels durch eine Druckdifferenz (vorzugsweise durch Unterdruck) unterstützten Tiefziehens, eine hinreichende Abdichtung zwischen dem Folienzuschnitt und der korrespondierenden Werkzeughälfte (insbesondere der Werkzeug-Dekorseite) des Formwerkzeugs zu ermöglichen, wird in einer zweckmäßigen Verfahrensvariante der Folienzuschnitt mittels des separaten oder des werkzeugseitigen Spannrahmens mit seiner dem IMD-Lackpaket abgewandten Seite (somit mit der Trägerfolie) an eine Dichtfläche (als „Dichtkontur“ bezeichnet) des Formwerkzeugs angedrückt. Insbesondere weist der separate oder der werkzeugseitige Spannrahmen hierzu eine Schließkontur auf, die ringartig der Außen- oder Randkontur des Folienzuschnitts folgend an dem Spannrahmen angeordnet ist. Vorzugsweise wird als eine solche Schließkontur eine auch als „Andrückring“ bezeichnete Dichtschnur, eine Dichtrippe oder ein vergleichbares, optional nachgiebiges, Element herangezogen. Mittels dieser (insbesondere ringartig geschlossenen, optional auch geöffneten) Schließkontur wird somit beim Anlegen des Spannrahmens an die korrespondierende Werkzeughälfte der Folienzuschnitt in einem umlaufenden Randbereich linienförmig und zumindest bei Nutzung der nachgiebig gestalteten Schließkontur unter näherungsweise gleichmäßigen Druck an die Dichtfläche des Formwerkzeugs angedrückt. In einer optionalen Variante ist die Schließkontur des Spannrahmens steif, insbesondere aus dem gleichen Material wie der gesamte Spannrahmen ausgebildet, und die Dichtfläche des Formwerkzeugs ist durch eine nachgiebige Struktur, beispielsweise die vorstehend genannte Dichtschnur ausgebildet. Für den Fall, dass die Schließkontur keinen geschlossenen Ring bildet, erfolgt die Abdichtung insbesondere über die Dichtkontur des Formwerkzeugs, die bspw. als Kante oder ein vergleichbares Dichtelement ausgebildet ist. Optional wird die Abdichtung hierbei durch einen zwischen den Folienzuschnitt und die entsprechende Teilkavität angelegten Unterdruck unterstützt.In order, in particular for an optional reshaping of the respective film cut before the application of the plastic compound, in particular by means of deep drawing supported by a pressure difference (preferably by negative pressure), to enable a sufficient seal between the film cut and the corresponding tool half (in particular the tool decoration side) of the molding tool, In an expedient process variant, the film cut is pressed onto a sealing surface (referred to as “sealing contour”) of the molding tool by means of the separate or the tool-side clamping frame with its side facing away from the IMD lacquer package (thus with the carrier film). In particular, the separate or the tool-side clamping frame has a closing contour for this purpose, which is ring-like on the outer or edge contour the foil cut is arranged on the tenter frame. A sealing cord, also referred to as a “pressure ring”, a sealing rib or a comparable, optionally flexible element is preferably used as such a closing contour. By means of this (in particular ring-like closed, optionally also open) closing contour, when the clamping frame is applied to the corresponding tool half, the film blank is pressed linearly in a peripheral edge area and at least when using the resiliently designed closing contour under approximately uniform pressure against the sealing surface of the molding tool. In an optional variant, the closing contour of the clamping frame is stiff, in particular made of the same material as the entire clamping frame, and the sealing surface of the molding tool is formed by a flexible structure, for example the sealing cord mentioned above. In the event that the closing contour does not form a closed ring, sealing takes place in particular via the sealing contour of the molding tool, which is designed, for example, as an edge or a comparable sealing element. Optionally, the seal is supported by a vacuum created between the film cut and the corresponding partial cavity.
Zur (zumindest teilweisen) Umformung des Folienzuschnitts wird in einer zweckmäßigen Verfahrensvariante insbesondere nach dem Andrücken der IMD-Folie an das Formwerkzeug zwischen der IMD-Folie (konkret der Trägerfolie) und dem Formwerkzeug eine Druckdifferenz aufgebracht. Vorzugsweise wird hierbei zwischen insbesondere der Werkzeug-Dekorseite und dem Folienzuschnitt ein Unterdruck angelegt, unter dessen Wirkung die IMD-Folie zumindest größtenteils an die Oberfläche der dekorseitigen Teilkavität angelegt wird. Optional wird die IMD-Folie dabei nur teilweise, d. h. insbesondere nicht vollflächig an die Oberfläche der korrespondierenden Teilkavität angelegt. Ein restliches, „vollständiges“ Anformen der IMD-Folie an die dekorseitige Teilkavität erfolgt in diesem Fall unter Wirkung des Drucks der eingebrachten Kunststoffmasse, optional auch der Temperatur insbesondere im Fall von thermoplastischer Kunststoffschmelze. Die Druckdifferenz, insbesondere der Unterdruck wird dabei vor, während oder nach dem Schließen des Formwerkzeugs aufgebracht. Optional wird alternativ oder zusätzlich zu dem Unterdruck bspw. mittels einer Druckglocke ein Überdruck aufgebracht. In diesem Fall weist die Werkzeug-Dekorseite Entlüftungsbohrungen auf. Weiter optional ist in diese Druckglocke eine Heizvorrichtung integriert.For (at least partial) reshaping of the film blank, a pressure difference is applied between the IMD film (specifically the carrier film) and the molding tool, in particular after the IMD film has been pressed onto the molding tool. In this case, a vacuum is preferably applied between in particular the tool decoration side and the film blank, under the effect of which the IMD film is at least largely applied to the surface of the part cavity on the decoration side. Optionally, the IMD film is only partially, i. H. in particular not applied to the surface of the corresponding partial cavity over the entire surface. In this case, residual, “complete” molding of the IMD film to the decor-side partial cavity takes place under the effect of the pressure of the introduced plastic compound, optionally also the temperature, especially in the case of thermoplastic melt. The pressure difference, in particular the negative pressure, is applied before, during or after the mold is closed. As an alternative or in addition to the negative pressure, an excess pressure is optionally applied, for example by means of a pressure bell. In this case, the tool decoration side has ventilation holes. A heating device is also optionally integrated in this pressure bell.
Zur Unterstützung der Umformung wird in einer zweckmäßigen Verfahrensvariante der Folienzuschnitt vorgewärmt. Somit handelt es sich in diesem Fall um ein Thermoformen des Folienzuschnitts. Bspw. wird der Folienzuschnitt hierbei mittels Infrarotstrahlern oder eines Heizgebläses vor dem Einbringen in das Formwerkzeug oder auch bereits im Formwerkzeug vorgewärmt.To support the forming process, the film blank is preheated in a suitable process variant. In this case, it is a question of thermoforming the film blank. For example. the film blank is preheated here by means of infrared radiators or a heating fan before it is introduced into the mold or even in the mold.
Vorzugsweise wird der separate oder auch werkzeugseitige Spannrahmen im Formwerkzeug auf Führungsstangen geführt und im Formwerkzeug gehalten. Diese Führungsstangen bewirken dabei auch die Positionierung des Folienzuschnitts gegenüber der Kavität. Alternativ wird der jeweilige Spannrahmen durch magnetische, elektromagnetische oder hydraulische Halterungen im Werkzeug gehalten. Im ersten Fall weist der Spannrahmen beispielsweise magnetische Teilbereiche auf, und wird mittels eines Handhabungsgeräts, beispielsweise mittels eines Industrieroboters in das Formwerkzeug eingebracht, ausgerichtet und mittels im Formwerkzeug angeordneter Permanentmagnete gehaltert. Alternativ werden in das Formwerkzeug integrierte Elektromagneten aktiviert, sodass der Spannrahmen im Formwerkzeug, an der Werkzeug-Dekorseite oder der rückseitigen Werkzeughälfte gehalten wird. Im Fall der hydraulischen Halterungen kommen beispielsweise Spannklauen oder dergleichen zum Einsatz, die nach Ausrichtung des jeweiligen Spannrahmens hydraulisch betätigt werden und den jeweiligen Spannrahmen gegen die Werkzeug-Dekorseite klemmen.The separate or tool-side clamping frame is preferably guided in the mold on guide rods and held in the mold. These guide rods also position the film blank in relation to the cavity. Alternatively, the respective clamping frame is held in the tool by magnetic, electromagnetic or hydraulic holders. In the first case, the clamping frame has magnetic subregions, for example, and is introduced into the mold by means of a handling device, for example by means of an industrial robot, aligned and held by means of permanent magnets arranged in the mold. Alternatively, electromagnets integrated in the mold are activated so that the clamping frame is held in the mold, on the tool decoration side or on the back of the tool half. In the case of the hydraulic brackets, for example, clamping claws or the like are used, which are actuated hydraulically after the alignment of the respective clamping frame and clamp the respective clamping frame against the tool decoration side.
In einer weiteren optionalen Verfahrensvariante wird der Folienzuschnitt von dem Handhabungswerkzeug - mithin nach dem Aufnehmen - an eine an einer Werkzeughälfte angeordnete, feststehende oder optional in Schließrichtung bewegliche Haltestruktur übergeben. Bei dieser Haltestruktur handelt es sich beispielsweise um eine Mehrzahl von einzelnen Saugnäpfen, eine Halterinne( zur umlaufenden Halterung des Folienzuschnitts mittels eines Unterdrucks) oder dergleichen. In diesem Fall kommt mithin kein Spannrahmen zum Einsatz, mittels dessen der jeweilige Folienzuschnitt während und nach dem Schließen des Formwerkzeugs in letzterem gehalten wird. Insbesondere ist diese Haltestruktur, vorzugsweise die bewegliche Haltestruktur an der rückseitigen Werkzeughälfte des Formwerkzeugs angeordnet. Für den Fall, dass es sich bei der Haltestruktur um eine unbewegliche, bspw. um die in eine der Werkzeughälften eingebrachte Halterinne handelt, ist diese optional auch an der Werkzeug-Dekorseite angeordnet.In a further optional method variant, the film blank is transferred from the handling tool - and thus after it has been picked up - to a holding structure which is arranged on a tool half, is fixed or is optionally movable in the closing direction. This holding structure is, for example, a plurality of individual suction cups, a holding channel (for the circumferential holding of the film blank by means of a negative pressure) or the like. In this case, therefore, no clamping frame is used, by means of which the respective film cut is held in the latter during and after the mold is closed. In particular, this holding structure, preferably the movable holding structure, is arranged on the rear tool half of the molding tool. In the event that the holding structure is an immovable, for example the holding groove introduced into one of the tool halves, this is optionally also arranged on the tool decoration side.
In einer weiteren zweckmäßigen Verfahrensvariante wird der jeweilige Folienzuschnitt, insbesondere während des Nestens in Abhängigkeit von dem Dekor des IMD-Lackpakets auf der IMD-Folie ausgerichtet. So kann beispielsweise bei einem „Nadelstreifen-Dekor“ (d. h. ein Dekor mit in einer Richtung parallel verlaufenden - optional vergleichsweise schmalen - Streifen) der jeweilige Folienzuschnitt nur in zwei um 180 Grad zueinander versetzten Ausrichtungen auf der IMD-Folie positioniert werden. Im Fall eines einheitlichen, einfarbigen Dekors kann der jeweilige Folienzuschnitt dagegen frei gegenüber der IMD-Folie gedreht werden. Gegebenenfalls ist aber auch keine Drehung des Folienzuschnitts, oder auch nur eine um jeweils 90 Grad verdrehte Ausrichtung möglich.In a further expedient method variant, the respective film cut is aligned on the IMD film, in particular during the nesting, depending on the decor of the IMD lacquer package. For example, with a “pinstripe decor” (ie a decor with stripes running in one direction - optionally comparatively narrow - stripes), the respective film cut can only be made in two 180 degrees from each other on the IMD film. In the case of a uniform, single-color decor, the respective film cut can be rotated freely with respect to the IMD film. If necessary, however, it is also not possible to rotate the film blank, or even to rotate it by 90 degrees.
In einer weiteren zweckmäßigen Verfahrensvariante wird ein Formwerkzeug mit mehreren Kavitäten herangezogen. In dieses werden mehrere Folienzuschnitte zur Formgebung mehrerer IMD-Kunststoffbauteile parallel (d. h. insbesondere zeitgleich) in jeweils eine der Kavitäten des Formwerkzeugs eingebracht. Optional wird für jeden Folienzuschnitt dabei ein separat zugeordnetes Handhabungswerkzeug (gegebenenfalls auch ein separat zugeordneter Spannrahmen) herangezogen. Dadurch kann vorteilhafterweise der Durchsatz oder „Ausstoß“ bei nur einem Formwerkzeug erhöht werden. In diesem Fall liegt der Vorteil aber nicht nur darin, dass die Ausnutzung der gesamten IMD-Folie verbessert wird. Aufgrund der Verwendung einzelner Folienzuschnitte wird bei mehreren Kavitäten auch eine „Kommunikation“ der jeweiligen, einem Kunststoffbauteil zugeordneten Folienbereiche untereinander vermieden. Insbesondere kann somit für jedes Bauteil die Dehnung beim Umformen eigenständig ablaufen, ohne dass - bei einer zusammenhängenden Folie über mehrere Kavitäten hinweg - sich die einzelnen Dehnungen gegenseitig beeinflussen und somit Dekor verzerrt wird oder dergleichen.In a further expedient method variant, a molding tool with several cavities is used. A plurality of film blanks for shaping a plurality of IMD plastic components are introduced into this in parallel (i.e. in particular at the same time) in each of one of the cavities of the molding tool. Optionally, a separately assigned handling tool (possibly also a separately assigned stenter) is used for each film cut. As a result, the throughput or “output” can advantageously be increased with only one molding tool. In this case, the advantage is not only that the utilization of the entire IMD film is improved. Due to the use of individual film cuts, in the case of several cavities, “communication” between the respective film areas assigned to a plastic component is also avoided. In particular, the stretching during forming can therefore take place independently for each component without the individual strains influencing one another in the case of a coherent film over several cavities, and thus decor is distorted or the like.
Die erfindungsgemäße Anlage zur Herstellung des vorstehend beschriebenen IMD-Kunststoffbauteils ist konkret zur Durchführung des vorstehend beschriebenen Verfahrens eingerichtet. Die Anlage weist somit die im Rahmen des vorstehend beschriebenen Verfahrens beschriebenen Merkmale und Vorteile gleichermaßen auf. Die Anlage umfasst konkret eine Kunststoffverarbeitungsmaschine sowie das vorstehend beschriebene Formwerkzeug, das die Kavität zur Ausbildung des IMD-Kunststoffbauteils aufweist und vorzugsweise auf der Kunststoffverarbeitungsmaschine angeordnet ist. Die Kunststoffverarbeitungsmaschine - insbesondere eine Spritzgießmaschine für Thermoplaste, Duroplaste oder Schäume, eine Kunststoffpresse oder dergleichen - dient dabei auch zur Handhabung des Formwerkzeugs, d. h. konkret zum Öffnen und Schließen, sowie zum Einbringen der Kunststoffmasse in die (oder die jeweilige) Kavität und auf die IMD-Folie. Des Weiteren umfasst die Anlage vorzugsweise auch ein das Handhabungswerkzeug tragendes Handhabungsgerät, vorzugsweise einen Industrieroboter, einen Portalgreifer, eine Kulissenführung oder dergleichen.The system according to the invention for producing the IMD plastic component described above is specifically set up to carry out the method described above. The system thus has the features and advantages described in the context of the method described above. The system specifically includes a plastic processing machine and the molding tool described above, which has the cavity for forming the IMD plastic component and is preferably arranged on the plastic processing machine. The plastic processing machine - in particular an injection molding machine for thermoplastics, thermosets or foams, a plastic press or the like - also serves to handle the mold, i. H. specifically for opening and closing, as well as for introducing the plastic compound into the (or the respective) cavity and onto the IMD film. Furthermore, the system preferably also includes a handling device carrying the handling tool, preferably an industrial robot, a portal gripper, a guide link or the like.
In einer optionalen Ausführung weist die Anlage auch das vorstehend beschriebene Magazin zur Aufnahme der vereinzelten Folienzuschnitte auf. Optional ist der Anlage auch eine Vereinzelungseinrichtung, beispielsweise ein sogenannter Cutter, insbesondere ein CNC-Cutter (der wiederum bspw. über eine Ultraschallklinge, einen Laser, eine Ziehklinge, eine Wasserstrahl-Schneiddüse oder dergleichen verfügt) zur Vereinzelung des jeweiligen Folienzuschnitts aus der IMD-Folie zugeordnet.In an optional embodiment, the system also has the magazine described above for receiving the individual foil blanks. Optionally, the system also has a separating device, for example a so-called cutter, in particular a CNC cutter (which in turn has, for example, an ultrasound blade, a laser, a scraper, a water jet cutting nozzle or the like) for separating the respective film cut from the IMD Assigned slide.
Wie vorstehend beschrieben ist das Handhabungswerkzeug und\oder der Spannrahmen vorteilhafterweise konturfolgend zu dem Folienzuschnitt und somit auch zur Kavität des Formwerkzeugs ausgebildet. Optional ist der Spannrahmen - insbesondere um eine Vorformung oder einen vergleichsweise hohen Umformungsgrad zu ermöglichen - klappbar, d. h. insbesondere quer zu einer Ebene des Folienzuschnitts gelenkig, ausgestaltet.As described above, the handling tool and / or the clamping frame is advantageously designed to follow the contour of the film blank and thus also the cavity of the molding tool. Optionally, the tenter frame can be folded - in particular in order to enable preforming or a comparatively high degree of deformation. H. in particular articulated transversely to a plane of the film blank.
Die Konjunktion „und/oder“ ist hier und im Folgenden insbesondere derart zu verstehen, dass die mittels dieser Konjunktion verknüpften Merkmale oder Begriffe sowohl gemeinsam als auch als Alternativen zueinander ausgebildet sein bzw. auftreten können.The conjunction “and / or” is to be understood here and in the following in particular in such a way that the features or terms linked by means of this conjunction can be formed or occur both together and as alternatives to one another.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher dargestellt. Darin zeigen:
-
1 in einer schematischen Draufsicht ein Teilstück einer IMD-Prozessfolie, -
2 inAnsicht gemäß 1 die IMD-Prozessfolie mit darauf angeordneten und verteilten Außenkonturen unterschiedlicher Folienzuschnitte, -
3 einen aus der IMD-Prozessfolie vereinzelten Folienzuschnitt, -
4 in einer schematischen Seitenansicht ein weiteres Ausführungsbeispiel des Folienzuschnitts sowie ein Handhabungswerkzeug, das zum Aufnehmen des Folienzuschnitts dient, -
5 inAnsicht gemäß 4 das Handhabungswerkzeug, das den Folienzuschnitt aufgenommen hat, -
6 in einer perspektivischen Ansicht das Handhabungswerkzeug mit dem aufgenommenen Folienzuschnitt, -
7-10 jeweils in schematischer Seitenansicht ein Kunststoffverarbeitungswerkzeug, bei dem das Handhabungswerkzeug als Spannrahmen für den jeweiligen Folienzuschnitt verwendet wird, in unterschiedlichen Prozessphasen zur Fertigung eines IMD-Kunststoffbauteils, -
11 ,12 jeweils in Ansicht gemäß7 ein alternatives Ausführungsbeispiel des Kunststoffverarbeitungswerkzeugs in unterschiedlichen Prozessphasen, und -
13 inAnsicht gemäß 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel zweier Folienzuschnitte, die für unterschiedlich stark dreidimensional geformte IMD-Kunststoffbauteile gleicher Grundfläche vorgesehen sind.
-
1 a schematic plan view of a portion of an IMD process film, -
2 in view according to1 the IMD process film with the outer contours of different film cuts arranged and distributed on it, -
3 a cut from the IMD process film, -
4 In a schematic side view, a further embodiment of the film blank and a handling tool that serves to hold the film blank, -
5 in view according to4 the handling tool that has taken up the film cut, -
6 in a perspective view, the handling tool with the film cut, -
7-10 each in a schematic side view of a plastic processing tool, in which the handling tool is used as a clamping frame for the respective film cut, in different process phases for the manufacture of an IMD plastic component, -
11 .12 each in view according to7 an alternative embodiment of the plastic processing tool in different process phases, and -
13 in view according to3 a further exemplary embodiment of two film blanks which are provided for IMD plastic components of the same base area which have different three-dimensional shapes.
Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren stets mit gleichen Bezugszeichen versehen.Corresponding parts are always provided with the same reference symbols in all figures.
In
Um den IMD-Prozess wirtschaftlicher zu gestalten, wird ein im Folgenden näher beschriebenes Verfahren zur Herstellung des IMD-Kunststoffbauteils
Wie in
Diese auf der IMD-Folie
In einem optionalen Ausführungsbeispiel werden die ausgeschnittenen Folienzuschnitte
In einem in den
Im in den
Der Folienzuschnitt
Anschließend wird der Spannrahmen
Anschließend wird mittels eines Heizstrahlers (konkret ein Infrarotstrahler) der Folienzuschnitt
Anschließend (oder in einem optionalen Ausführungsbeispiel auch zeitgleich) wird eine als Werkzeug-Rückseite
Nach dem Schließen des Formwerkzeugs
In einem weiteren Verfahrensschritt, dargestellt anhand
In einem alternativen Ausführungsbeispiel stellt der in
In
In einem weiteren, alternativen Ausführungsbeispiel sind die in
In
Der Gegenstand der Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr können weitere Ausführungsformen der Erfindung von dem Fachmann aus der vorstehenden Beschreibung abgeleitet werden. Insbesondere können die anhand der verschiedenen Ausführungsbeispiele beschriebenen Einzelmerkmale der Erfindung und deren Ausgestaltungsvarianten auch in anderer Weise miteinander kombiniert werden.The object of the invention is not limited to the exemplary embodiments described above. Rather, other embodiments of the invention can be derived by the person skilled in the art from the above description. In particular, the individual features of the invention described with the aid of the various exemplary embodiments and their design variants can also be combined with one another in another way.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- IMD-FolieIMD foil
- 22
- Längsrichtunglongitudinal direction
- 33
- Trägerfoliesupport film
- 44
- Vorderseitefront
- 55
- IMD-KunststoffbauteilIMD plastic component
- 66
- Sichtflächeviewing area
- 88th
- Außenkonturouter contour
- 99
- Randkonturedge contour
- 1010
- Zuschlagsurcharge
- 1111
- Kavitätcavity
- 1212
- Formwerkzeugmold
- 1414
- Folienzuschnittfilm blank
- 1616
- Handhabungswerkzeughandling tool
- 1818
- Saugnapfsuction cup
- 2020
- Spannrahmententer
- 2222
- Werkzeug-DekorseiteTool decorative side
- 2424
- Führungsstangeguide rod
- 2626
- Öseeyelet
- 2828
- Haltenutretaining groove
- 3030
- Werkzeug-RückseiteTool back
- 3232
- Federfeather
Claims (13)
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---|---|---|---|
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EP19190313.7A EP3608078A1 (en) | 2018-08-07 | 2019-08-06 | Method and apparatus for producing in-mould-decorated plastic mouldings |
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- 2018-08-07 DE DE102018213252.6A patent/DE102018213252B4/en active Active
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2019
- 2019-08-06 EP EP19190313.7A patent/EP3608078A1/en not_active Withdrawn
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Also Published As
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EP3608078A1 (en) | 2020-02-12 |
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